CN113238158A - 一种检测动力电池包中电芯一致性的方法 - Google Patents

一种检测动力电池包中电芯一致性的方法 Download PDF

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殷劲松
吴昌隆
罗开玉
鲁金忠
涂蔷
周赵亮
谢登印
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    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery

Abstract

本发明公开了一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，包括以下步骤：S1：根据电压曲线选取电池包中的标准电芯，以该电芯的容量和内阻作为电池包内所有电芯的标准容量和标准内阻；S2：检测电池包内其余电芯的容量和内阻，并将结果一一与标准电芯容量、标准内阻进行计算比较；S3：根据比较结果综合计算该电池包电芯的一致性。本发明提供的检测动力电池包中电芯一致性的方法，操作简便，不仅可以检测并筛选出较为一致的电芯，还能有效地避免因单体电芯之间参数的离散而导致电池包容量损失、寿命降低、内阻增大等问题。

Description

一种检测动力电池包中电芯一致性的方法
技术领域
本发明涉及电芯测试的技术领域，特别是涉及一种检测动力电池包中电芯一致性的方法。
背景技术
新能源汽车是我国汽车产业转型发展的重点方向，2020年，我国以电动汽车为主的新能源汽车保有量预计将突破500万台，但是目前缺乏对在役动力电池性能的有效检测手段和装备，直接影响到动力电池的服役安全与寿命。
电池组的一致性，是指电池包中单一电芯的特征参数都大体相同，产生一致性的原因，一个是在制造过程当中，因为工艺的问题和材质的不均匀使得电极板存在厚度、微孔率等关键参数方面的微小差异；另一个是在电池组的使用过程当中，电芯单体因环境的变化引起单体退化的差异，每一个参数，其离散程度最好全部处在一个较小的范围内，离散程度越小，一致性越好，在电池包的生产过程，会产生性能不一致的单一电芯，而在电池的使用过程中，这种不一致性会随着使用时间大大加深，不一致的电芯串并在一起使用，会出现容量损失、寿命减少、内阻增大等问题。
目前检测动力电池一致性常用的方法是跟据参数对电池进行配组，这样不够简便，周期较长，而电池配组时要求的参数尽量要多，过程偏于繁琐，影响电芯的筛选效率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，不仅可以检测并筛选出较为一致的电芯，还能有效的避免因单体电芯之间参数的离散而导致电池包容量损失、寿命降低、内阻增大等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，包括以下步骤：
S1：根据电压曲线选取电池包中的标准电芯，以该电芯的容量和内阻作为电池包内所有电芯的标准容量和标准内阻；
S2：检测电池包内其余电芯的容量和内阻，并将结果一一与标准电芯容量、标准内阻进行计算比较；
S3：根据比较结果综合计算该电池包电芯的一致性。
优选地，所述步骤S1中选取电池包标准电芯的方法为：
S11：将所有电芯充满电后进行自放电测试，记录开路电位OCV随荷电状态SOC的变化曲线，SOC每降低百分之十记录一次开路电位值与时间；
S12：计算每个电芯记录的开路电位值与标准开路电位值的差值，取差值绝对值和最小的电芯为该电池包的标准电芯，差值绝对值和的公式为：
Figure 337483DEST_PATH_IMAGE001
其中：
Figure 798551DEST_PATH_IMAGE002
——电芯的开路电位值与标准开路电位值的差值绝对值。
优选地，所述步骤S2中电芯容量的检测方法为：
容量检测：
Figure 228396DEST_PATH_IMAGE003
其中：
Figure 640660DEST_PATH_IMAGE004
——电芯容量；
Figure 181363DEST_PATH_IMAGE005
——放电电流；
Figure 824834DEST_PATH_IMAGE006
——供电时间。
所述步骤S2中电芯内阻的检测方法为：
Figure 97684DEST_PATH_IMAGE007
其中：
Figure 826605DEST_PATH_IMAGE008
——电芯内阻；
Figure 905420DEST_PATH_IMAGE005
——放电电流；
Figure 403397DEST_PATH_IMAGE009
——电压变量。
优选地，所述步骤S2中电芯容量和内阻的比较方法为：
将电池包中单个电芯与标准电芯的容量和内阻的百分比差值绝对值的平均值进行一一对比，以判断该电池包中每个电芯容量和内阻的一致性。
优选地，所述步骤S3中判断综合一致性综合计算的方法为：将电芯的容量和内阻的百分比差值绝对值的平均值各占一半的权重相结合，得到的数值越接近0，电芯的综合一致性越高。
本发明的有益效果是：本发明的一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，
操作简便，周期较短，提高了电芯的筛选效率，不仅可以检测并筛选出较为一致的电芯，还能有效的避免因单体电芯之间参数的离散而导致电池包容量损失、寿命降低、内阻增大等问题，从而保证产品的合格率，延长产品的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明提供的一种检测动力电池包中电芯一致性的方法的流程图；
图2为标准电池与产品的电量-电压曲线图;
其中，附图标记1表示标准电池的电量-电压曲线，附图标记2表示标准产品的电量-电压曲线。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例包括：一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，包括以下步骤：
S1：根据电压曲线选取电池包中的标准电芯，以该电芯的容量和内阻作为电池包内所有电芯的标准容量和标准内阻；
S2：检测电池包内其余电芯的容量和内阻，并将结果一一与标准电芯容量、标准内阻进行计算比较；
S3：根据比较结果综合计算该电池包电芯的一致性。
其中，所述步骤S1中选取电池包标准电芯的方法为：
S11：将所有电芯充满电后进行自放电测试，记录开路电位OCV随荷电状态SOC的变化曲线，SOC每降低百分之十记录一次开路电位值与时间；
S12：计算每个电芯记录的开路电位值与标准开路电位值的差值，取差值绝对值和最小的电芯为该电池包的标准电芯，差值绝对值和的公式为：
Figure 847148DEST_PATH_IMAGE001
其中：
Figure 63366DEST_PATH_IMAGE002
——电芯的开路电位值与标准开路电位值的差值绝对值。
其中，所述步骤S2中电芯容量的检测方法为：
容量检测：
Figure 945871DEST_PATH_IMAGE003
其中：
Figure 236038DEST_PATH_IMAGE004
——电芯容量；
Figure 178586DEST_PATH_IMAGE010
——放电电流；
Figure 616521DEST_PATH_IMAGE006
——供电时间。
所述步骤S2中电芯内阻的检测方法为：
Figure 37138DEST_PATH_IMAGE011
其中：
Figure 948855DEST_PATH_IMAGE008
——电芯内阻；
Figure 796726DEST_PATH_IMAGE005
——放电电流；
Figure 721956DEST_PATH_IMAGE009
——电压变量。
其中，所述步骤S2中电芯容量和内阻的比较方法为：将电池包中单个电芯与标准电芯的容量和内阻的百分比差值绝对值的平均值进行一一对比，以判断该电池包中每个电芯容量和内阻的一致性。
其中，所述步骤S3中判断综合一致性综合计算的方法为：将电芯的容量和内阻的百分比差值绝对值的平均值各占一半的权重相结合，得到的数值越接近0，电芯的综合一致性越高。
在具体实施例中，根据电压曲线选取电池包中的标准电芯，电池包采用三元18650锂电池电芯，由6块模组串联而成，每块模组有25个独立电芯，充电截止电压为4.2
Figure 883947DEST_PATH_IMAGE012
，空载电压为3.0
Figure 211024DEST_PATH_IMAGE012
，将电芯充满电后静置15分钟，对三元锂电池组充电时，采用专用的恒流、恒压充电器，在20±5
Figure 495374DEST_PATH_IMAGE013
，65±5%
Figure 907901DEST_PATH_IMAGE014
环境下，充电电压4.2
Figure 608004DEST_PATH_IMAGE012
，电流0.5
Figure 789586DEST_PATH_IMAGE004
，先恒流充电至锂电池两端电压为4.2
Figure 244839DEST_PATH_IMAGE012
后，转入恒压充电模式；当恒压充电电流降至0.05
Figure 82345DEST_PATH_IMAGE004
时，停止充电。
以3000
Figure 648455DEST_PATH_IMAGE015
放电电流进行持续的自放电，锂电池的SOC值为100
Figure 684544DEST_PATH_IMAGE016
、90
Figure 310698DEST_PATH_IMAGE016
、80
Figure 134035DEST_PATH_IMAGE016
、70
Figure 238257DEST_PATH_IMAGE016
、60
Figure 394432DEST_PATH_IMAGE016
、50
Figure 129170DEST_PATH_IMAGE016
、40
Figure 738006DEST_PATH_IMAGE016
、30
Figure 911498DEST_PATH_IMAGE016
、20
Figure 859863DEST_PATH_IMAGE016
、10
Figure 827819DEST_PATH_IMAGE016
、0
Figure 923950DEST_PATH_IMAGE016
时对应的电压值分别为4.2
Figure 307658DEST_PATH_IMAGE012
、4.06
Figure 438425DEST_PATH_IMAGE012
、3.98
Figure 577283DEST_PATH_IMAGE012
、3.92
Figure 588140DEST_PATH_IMAGE012
、3.87
Figure 837856DEST_PATH_IMAGE012
、3.82
Figure 823129DEST_PATH_IMAGE012
、3.79
Figure 132888DEST_PATH_IMAGE012
、3.77
Figure 141295DEST_PATH_IMAGE012
、3.74
Figure 194702DEST_PATH_IMAGE012
、3.68
Figure 34482DEST_PATH_IMAGE012
、3
Figure 452825DEST_PATH_IMAGE012
。
以该电芯的容量和内阻为电池包内电芯的标准容量和标准内阻，经过比较，标准电芯对应的电压值如图2所示，锂电池的SOC值为100
Figure 745266DEST_PATH_IMAGE016
、90
Figure 602364DEST_PATH_IMAGE016
、80
Figure 234333DEST_PATH_IMAGE016
、70
Figure 885894DEST_PATH_IMAGE016
、60
Figure 931211DEST_PATH_IMAGE016
、50
Figure 762638DEST_PATH_IMAGE016
、40
Figure 311431DEST_PATH_IMAGE016
、30
Figure 399473DEST_PATH_IMAGE016
、20
Figure 666506DEST_PATH_IMAGE016
、10
Figure 537510DEST_PATH_IMAGE016
、0
Figure 206389DEST_PATH_IMAGE016
时对应的电压值分别为4.2
Figure 465332DEST_PATH_IMAGE012
、4.04
Figure 891765DEST_PATH_IMAGE012
、3.95
Figure 894356DEST_PATH_IMAGE012
、3.87
Figure 417742DEST_PATH_IMAGE012
、3.79
Figure 519690DEST_PATH_IMAGE012
、3.75
Figure 761315DEST_PATH_IMAGE012
、3.72
Figure 302018DEST_PATH_IMAGE012
、3.7
Figure 119058DEST_PATH_IMAGE012
、3.68
Figure 719803DEST_PATH_IMAGE012
、3.64
Figure 183146DEST_PATH_IMAGE012
、3
Figure 527539DEST_PATH_IMAGE012
，差值绝对值的和0.49，其容量为1200
Figure 963200DEST_PATH_IMAGE017
，内阻为60
Figure 469268DEST_PATH_IMAGE018
。
检测电池包内其他电芯的容量和内阻，并将结果与标准电芯容量和内阻进行比较。
Figure 685485DEST_PATH_IMAGE019
根据比较结果综合计算该电池包各个电芯的一致性，比较各模组及电池包的综合一致性，模组1～6和整个电池包的容量和内阻的百分比差值绝对值的平均值分别为 ：
Figure 505674DEST_PATH_IMAGE020
模组1～6和整个电池包的综合一致性分别为13
Figure 858158DEST_PATH_IMAGE016
、22
Figure 535127DEST_PATH_IMAGE016
、10.75
Figure 910744DEST_PATH_IMAGE016
、26.1
Figure 596941DEST_PATH_IMAGE016
、18.6
Figure 803931DEST_PATH_IMAGE016
、7.35
Figure 917381DEST_PATH_IMAGE016
、16.3
Figure 278830DEST_PATH_IMAGE016
。经过计算，模组6的综合一致性较高。
电池单体的容量不一致会导致个别容量较低的电池率先过度放电，导致电池单体的性能下降，从而影响电池组的容量性能，电池内阻的不一致会导致每个电池单体在放电过程中热损失的能量各不相同，从而影响电池单体的能量状态，也可能会导致电压的不一致，本发明的检测动力电池包中电芯一致性的方法，操作简便，周期较短，提高了响电芯的筛选效率，不仅可以检测并筛选出较为一致的电芯，还能有效的避免因单体电芯之间参数的离散而导致电池包容量损失、寿命降低、内阻增大等问题，从而保证产品的合格率，延长产品的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据电压曲线选取电池包中的标准电芯，以该电芯的容量和内阻作为电池包内所有电芯的标准容量和标准内阻；
S2：检测电池包内其余电芯的容量和内阻，并将结果一一与标准电芯容量、标准内阻进行计算比较；
S3：根据比较结果综合计算该电池包电芯的一致性。
2.根据权利要求1所述的一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，其特征在于，所述步骤S1中选取电池包标准电芯的方法为：
S11：将所有电芯充满电后进行自放电测试，记录开路电位OCV随荷电状态SOC的变化曲线，SOC每降低百分之十记录一次开路电位值与时间；
S12：计算每个电芯记录的开路电位值与标准开路电位值的差值，取差值绝对值和最小的电芯为该电池包的标准电芯，差值绝对值和的公式为：
Figure 415126DEST_PATH_IMAGE001
其中：
Figure 398126DEST_PATH_IMAGE002
——电芯的开路电位值与标准开路电位值的差值绝对值。
3.根据权利要求1所述的一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，其特征在于，所述步骤S2中电芯容量的检测方法为：
容量检测：
Figure 793335DEST_PATH_IMAGE003
其中：
Figure 342128DEST_PATH_IMAGE004
——电芯容量；
Figure 869318DEST_PATH_IMAGE005
——放电电流；
Figure 136351DEST_PATH_IMAGE006
——供电时间；
所述步骤S2中电芯内阻的检测方法为：
Figure 335251DEST_PATH_IMAGE007
其中：
Figure 676234DEST_PATH_IMAGE008
——电芯内阻；
Figure 935177DEST_PATH_IMAGE009
——放电电流；
Figure 689506DEST_PATH_IMAGE010
——电压变量。
4.根据权利要求2所述的一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，其特征在于，所述步骤S2中电芯容量和内阻的比较方法为：
将电池包中单个电芯与标准电芯的容量和内阻的百分比差值绝对值的平均值进行一一对比，以判断该电池包中每个电芯容量和内阻的一致性。
5.根据权利要求1所述的一种检测动力电池包中电芯一致性的方法，其特征在于，所述步骤S3中判断综合一致性综合计算的方法为：
将电芯的容量和内阻的百分比差值绝对值的平均值各占一半的权重相结合，得到的数值越接近0，电芯的综合一致性越高。
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